工业相机镜头参数说明

一、镜头参数

工作上最近接触到普通工业相机镜头，将一些镜头参数含义记录下来方便查找记忆，下面以手头上的一个镜头参数为例逐项说明

1. 像面规格（Format）                 2/3”(11.4mm)
2. 焦段（Focal Length）               35mm
3. 接口（Mount）                          C
4. 光圈范围（Iris Range）            F2.0
5. 视场角（Angle of View）          18.3°x14.7°×11.0°
6. 光圈（Iris）                               手动（Manual）
7.  聚焦（Focus）                         手动（Manual）
8. 后截距（Back Focal length)      12.816MM
9. 畸变率（Distortion）                 -0.05%
10. 分辨率(MTF)                             12.0Mega Pixe
11. 近摄距（Range of WD)             0.4m
12. 滤镜尺寸（Filter Size）            M25.5xP0.5

二、说明

1.像面规格

此处2/3英寸标注11.4mm得出1英寸=17.1mm，这与现实生活中1英寸=25.4mm不符，实际上这是由于历史原因，在工业相机上1英寸=16mm，则2/3英寸=10.7mm，此处标11.4mm可能是厂家留有余量

镜头成像尺寸会按照通用传感器的尺寸设计，使得圆形像面外沿与矩形传感器四角正好相接

光学镜头基本参数和术语解释

 工业相机1英寸为16mm的原因

科普：为什么标称1英寸的CMOS/CCD成像芯片，其对角线长度不是25.4mm？

2.焦段

在使用上焦距都是根据具体使用情况（需要拍摄的物体的距离和大小）来确定的

总的规则是焦距越大，视场角越小，拍摄画面越小

图片来源：索尼官网

3.接口

这个接口主要指的是镜头接入到相机的口径，其中螺纹接口这个类别中，最常用的是C，CS，M12，M42，M58这五种，其中M接口后跟的数字是接口直径，单位mm，CS接口螺纹规格和C接口相同，但是法兰距离为12.526mm，比C接口短5mm，因此 C接口镜头配合CS接口相机时，需要加一个5mm的接圈

4.光圈范围

光圈系数，即F值即是用来表征光圈的大小的参数。它等于镜头焦距f和通光孔径D之比。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2 倍，所以，光圈调大一挡，光量减少2倍。常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等几个等级。

一般镜头会标注最小光圈数，即最大通光孔径。如F1.4，F1.8，F2.0等。
光圈的调节会有两个主要影响：成像亮度与景深。
光圈越大，进入系统的光线越多，图像亮度越高；光圈越小，进入系统的光线越少，图像越暗。
光圈越大，景深越小，虚化明显；光圈越小，景深越大。

5.视场角

视场角对应三个参数应该是水平视场角、垂直视场角和对角线视场角

具体图示请参考：

勇哥的视觉实验：工业相机镜头焦距、工作距离、视野等选型的计算

关于镜头的视场角深入研究也是很复杂的，此处仅简单了解

7.聚焦

工业相机多为定焦，即焦距值或者说成像范围是固定的，此处聚焦=对焦

对焦：调节图像传感器与镜头距离，确保成像面上是最清晰的，画面大小不会变

变焦：改变焦距值，画面大小会改变

聚焦或者说对焦的原理及对焦与变焦的区别详细请参考下面链接：

相机的“对焦”和“变焦”，这二者有什么区别？

8.后截距

注意此处的后截距（Back Focal length)与法兰后截距（Flange Back Length)是有区别的，

后截距指的是最后一个光学镜片表面的顶点到像面的距离称为后截距，这个参数是可变的，根据拍摄距离远近不同进行调焦，最后一片透镜会伸缩，则该参数值也不同；但此处标注后截距固定值，然后根据观察在调焦时这款相机的最后一片透镜没有伸缩，但调焦是正常的，可能这款相机镜头调焦设计不是符合一般情况吧。又拿另一个厂家镜头调焦观察最后一片透镜又是会伸缩的

法兰后截距是指镜头卡口法兰（Flange）到感光元件（sensor）之间的距离，选定镜头则该距离固定。简单的理解：如果镜头法兰距>相机法兰距，可以通过接圈来解决；如果镜头法兰距<相机法兰距，只能换法兰距更长的镜头

二者具体图示见下链接

C/CS 镜头接口标准

10.分辨率

12.0 Mega Pixels"指1200万像素。Mega：百万的

对于镜头来说，分辨率的定义是用镜头观察黑白格状图案时单位毫米内（1mm）能够分辨开的黑白条纹的对数，当然实际镜头的分辨率测定是有严格的环境和方法要求，见下链接

iseetest浅析镜头分辨率及MTF测试

在选择镜头时，通常要求镜头分辨率要略高于（相机）像元分辨率，但根据其他人的文章，镜头分辨率更具体来说不仅仅是像素还有镜头尺寸（像面规格）共同计算得出，更准确的单位应是“线对/毫米”（ lp/mm，line-pairs/mm ）

以此处像面规格2/3”（宽8.8mm高6.6mm），像素1200万为例，假设像素为4000*3000pixel，则镜头分辨率为

4000 / 8.8 = 3000 / 6.6 = 454.54px/mm

再根据两个感光元（像素）对应一个黑白线对除以2则得出227.27lp/mm

更详细的解释请参考下面链接

镜头分辨力 计算和理解

注：后面又看到网上资料提到若黑白相机是如此计算，若彩色相机又有其他计算方式，且镜片中心分辨率与镜片边缘分辨率亦有区别，更深入的不在钻研

三、总结

以上内容主要来源为网络资料，其中应有不少错漏之处，且镜头之中学问颇深，此文并未囊括完全，仅作一点学习了解的参考